Экологически чистый водород — луч надежды

Экологически чистый водород — луч надежды

Водород доступен всюду в достаточно большом количестве. Однако он существует преимущественно в связанном виде, что делает его производство дорогостоящим и очень энергоемким. Электролиз является широко распространенным методом производства водорода. Под воздействием электрического тока вода расщепляется на водород и кислород. Если электричество поступает только из возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, то полученный водород называют энергетически чистым, или "зеленым".

На пути построения нейтрального с точки зрения воздействия на климат общества, в последние годы водород вновь оказался в центре внимания, несмотря на его относительно высокую стоимость. Более того, благодаря усилиям новаторов и поддержке политиков последние разработки обещают настоящий прорыв в этой области.  Одним из ключевых игроков является компания ThyssenKrupp Uhde Chlorine Engineers GmbH (tkUCE) — совместное предприятие инжиниринговой организации ThyssenKrupp Industrial Solutions AG и компании Industrie De Nora. Ключевыми направлениями деятельности компании являются разработка инновационных процессов электролиза для получения водорода.

“Будучи экологически чистым энергоносителем, водород обладает большим потенциалом. При этом его высокая себестоимость лишь относительна. Бурение и добыча нефти или газа всегда были дешевле, но нефть и газ не покрывают расходы по устранению вреда, который они наносят окружающей среде. Если всё-таки выделять денежные средства на устранение последствий такого воздействия, их добыча стала бы намного дороже, но в тоже время не менее губительной. Поэтому водород по-прежнему остается более экологичным решением для нашей планеты.”

- Карстен Ройтер, менеджер по работе с ключевыми клиентами подразделения Альфа-Лаваль Alfa Laval Mid Europe, и Патрис Бурье, менеджер по вопросам увеличения объемов продаж водорода компании Альфа-Лаваль.

Во избежание выбросов углекислого газа, с 2019 года ThyssenKrupp тестирует использование водорода в процессе выплавки стали на своем заводе в Дуйсбурге. Единственный побочный продукт в этом процессе — обыкновенный водяной пар. С 2016 года на том же заводе действует опытно-испытательная установка щелочного электролиза воды (ЩЭВ), разработанная компанией ThyssenKrupp UCE на базе хлорно-щелочного электролиза. Эта экспериментальная электролизная установка была построена в рамках исследовательского проекта Carbon2Chem®. Проект, финансируемый правительством Германии, использует газы металлургических процессов, получаемые в сталеплавильном производстве, для производства химических веществ и, таким образом, сокращает выбросы углекислого газа как в сталеплавильном, так и в химическом производстве.

Водород: возможности и преимущества

Водород в качестве топлива

При сжигании водород не оставляет после себя выхлопных газов, что делает его идеальным заменителем угля, нефти и природного газа для транспорта и промышленности. В сжатом виде он обладает высокой энергоемкостью и поэтому может выступать в качестве энергоносителя при транспортировке на большие расстояния по суше, воде и, возможно, даже по воздуху. Получение электроэнергии возможно в процессе сжигания водорода, либо в результате преобразования водорода в электричество в топливном элементе. Аккумуляторы, аналогичные тем, которые используются в электромобилях, чаще бывают непригодны для больших расстояний ввиду того, что они достаточно тяжелые и занимают много места.

Водород как инструмент накопления энергии

Чем больше мы используем возобновляемые источники энергии, тем важнее для нас становится решение проблемы с обеспечением постоянного доступа к этим источникам. Водород — это вещество, которое можно транспортировать и хранить по всему земному шару, независимо от того, когда и где доступен возобновляемый источник энергии.

Аммиак, полученный с помощью "зеленого" водорода

Аммиак не только является одним из наиболее часто производимых химических веществ — он также вполне пригоден для хранения энергии. Если водород, необходимый для его получения, производится с использованием исключительно "зеленой" электроэнергии, и в дальнейшем процессе производства применяются только возобновляемые источники энергии, то такой аммиак является наиболее экологически чистым. Аммиак обладает гораздо более высокой энергоемкостью, нежели водород, и поэтому его еще легче транспортировать и хранить.

Водород для производства метанола

Углекислый газ может быть переработан в метанол благодаря реакции с водородом. Преимущество: метанол является основным составным элементом многих широко используемых химических веществ, и, наравне с аммиаком, он удобен в хранении и транспортировке.

Электролиз требует охлаждения и конденсации. Необходимо учитывать специфику различных материалов, а также требования к давлению, температуре и сопротивлению. Газообразный водород, например, очень легко воспламеняется и при определенных условиях бурно реагирует при контакте с воздухом или кислородом. Что же касается воды, то тут первостепенную роль играют варианты очистки (в зависимости от качества охлаждающей воды). Проблемы довольно сложны и многочисленны: важно учитывать, например, какое уплотнение мембраны является лучшим, какой материал отвечает всем требованиям, как лучше всего контролировать загрязнение и как оптимально использовать ограниченное пространство для установки. Разобраться с этим вам поможет Альфа Лаваль.

Главными задачами теплообменников Альфа Лаваль являются охлаждение водорода, кислорода и катодного раствора. Кроме того, они конденсируют влагу как из водорода, так и из кислорода. Таким образом, оба вещества могут быть использованы.

“За годы сотрудничества компания Альфа Лаваль показала себя надежным и компетентным партнером по всем направлениям. В Альфа Лаваль мы встречаемся с экспертами, с которыми можем говорить открыто, которые внимательно изучают наши задачи и работают с нами, чтобы найти наилучшее возможное решение. Таким образом, для нас Альфа Лаваль — не просто поставщик оборудования: они разделяют наше видение и оказывают содействие в развитии нашего концерна.”

- Стефан Либшер, Менеджер направления "зеленого" водорода в ThyssenKrupp UCE